Анализ целостности сигнала и проектирование печатной платы на высокоскоростной цифро-аналоговой смешанной схеме

В процессе работы электронной системы, тактовая частота которой все больше возрастает, постепенно возникают проблемы с целостностью сигнала, такие как неправильная временная последовательность и неправильное отражение линий передачи, что плохо влияет на нормальную работу схемной системы. Кроме того, дорожки на печатной плате становятся настолько компактными, что возникают перекрестные помехи, что ухудшает передачу сигнала. Для высокоскоростных смешанных цифро-аналоговых схем, в соответствии с практической ситуацией передачи сигнала, конструкция печатной платы должна быть разумно реализована для решения проблем целостности сигнала, постоянного повышения качества передачи сигнала и предоставления важных источников информации для разработки различных отрасли и области.

Целостность сигнала высокоскоростной цифро-аналоговой смешанной схемы

Целостность сигнала относится к качеству сигналов на сигнальных линиях. Для обеспечения целостности сигнала должны быть выполнены определенные требования, включая обеспечение целостности пространства и соответствующие требования к схемотехнике. Например, требование низкого уровня должно быть выполнено для максимального ввода. Кроме того, необходимо обеспечить целостность времени и оставить минимальное время обслуживания схемы.

• Элементы, влияющие на целостность сигнала схемы

1). Задержка

Как правило, передача сигнала зависит от выводов на печатной плате, и в процессе передачи может возникнуть задержка передачи. Как только в передаваемых сигналах возникает задержка, это влияет на временную последовательность схемной системы, что дополнительно влияет на целостность сигналов. Задержка передачи зависит от некоторых элементов, включая длину проводов и диэлектрическую проницаемость соседней среды.

2). Отражение и перекрестный шум

Во время работы схемотехники, если в сигнальных цепях возникают сквозные отверстия и проблемы с изгибом, будет создаваться отраженный шум. И если между электрическими сетями и системами распределения электроэнергии возникает электромагнитная связь, будут генерироваться перекрестные помехи, так что сигналы будут мешать передаче сигнала.

• Проблемы, которые необходимо решить для целостности сигнала схемы

1). Распределение электроэнергии

В процессе проектирования высокоскоростной цифро-аналоговой смешанной печатной платы сеть распределения электроэнергии должна быть проанализирована с головы до ног. Он должен обеспечить необходимую мощность для схем с низким уровнем шума, содержащих VCC и заземление. Кроме того, он должен предложить соответствующую сигнальную схему с сигналами, которые генерируются и принимаются на печатной плате в качестве основного объекта.

2). Проблема перекрестных помех и применение электромагнитной совместимости

Перекрёстные помехи относятся к избыточному соединению сигналов между дорожками со свойствами ёмкости и индуктивности. Емкостные перекрестные помехи — это емкостная связь между сигнальными линиями, и как только разные линии приближаются друг к другу, возникают проблемы с перекрестными помехами. Индуктивные перекрестные помехи представляют собой сигнальную связь между катушками резервных трансформаторов, и проблемы перекрестных помех возникают под действием токовой петли. С помощью ЭМС (электромагнитной совместимости) все виды электрических устройств и систем могут существовать в электромагнитной среде. С некоторых точек зрения, сигналы системы цепей не будут затронуты в результате эффекта ЭМС, а доступная производительность и функции не будут нарушены, что приведет к большому количеству электромагнитного излучения в окружающей среде, что влияет на нормальную работу соседних устройств.

Проектирование высокоскоростной цифро-аналоговой смешанной платы

Основываясь на полном понимании ЭМС, необходимо соблюдать правила. При проектировании печатной платы требуется, чтобы площадь, захваченная токовой петлей, была как можно меньше, чтобы гарантировать плавное прохождение сигналов схемы и избежать крупногабаритной рамочной антенны. Кроме того, в процессе проектирования нельзя применять несколько опорных плоскостей, при этом можно избежать формирования дипольной антенны, если это повлияет на передачу сигнала.

• Макет и маршрутизация

При компоновке компонентов аналоговая и цифровая схемы должны быть изолированы друг от друга. Возьмем в качестве примера цифровые сигналы. Маршрутизация реализована внутри цифровых схем. В результате цифровые сигналы не попадут в область аналоговых сигналов, если они будут мешать аналоговым сигналам и влиять на нормальную передачу сигналов. Ручная маршрутизация требуется, если трассы имеют относительно высокую частоту. Таким образом, следует обратить внимание на расположение входных и выходных разъемов, а разводку аналоговых и цифровых схем необходимо тщательно продумать, чтобы избежать взаимного влияния. Сети питания и заземления должны применяться с низким импедансом, чтобы избежать относительно большого индуктивного сопротивления, которому подвергаются выводы цифровых схем и емкостная связь на аналоговых линиях. Кроме того, необходимо поддерживать определенное расстояние друг от друга, если цифровые схемы имеют относительно высокую частоту, а аналоговые линии имеют относительно высокую чувствительность.

• Линии питания и заземления

В процессе проектирования линии заземления должны быть разумно проложены и обработаны, чтобы повысить производительность схемы. При оптимизации конструкции высокоскоростной цифро-аналоговой смешанной схемы метод должен быть полностью понят с точки зрения схемотехники. Если необходимо разделить линии заземления, необходимо пересечь трассировку с интервалом. Одноточечное соединение требуется для подключения разделенного заземления и создания соединительного моста. На основе оптимизации маршрутизации через соединительный мост под каждой сигнальной линией должен быть организован прямой обратный путь схемы. Конечно, устройства оптической развязки могут применяться для разделения интервалов между сигналами по полям. В процессе проектирования печатных плат следует комплексно применять цифровые схемы и аналоговые схемы, обращая внимание на маршрутизацию сигналов схемы, чтобы эффективно решать практические проблемы. Результаты высокоскоростных смешанных цифро-аналоговых испытаний печатных плат должны быть полностью проанализированы для оптимизации схемы проектирования, а ЭМС должна гибко применяться с разумно спроектированной печатной платой. Кроме того, с точки зрения печатных плат со смешанными сигналами необходимо получить независимое цифровое и аналоговое питание, а поверхность мощности должна контролироваться с помощью разделенной поверхности мощности.

• Обработка гибридных устройств

Вообще говоря, все гибридные устройства имеют кварцевые колебания, а внутренняя часть устройств состоит из цифровой схемы и аналоговой схемы. В процессе проектирования контакты DGND и AGND должны быть подключены к одному и тому же низкоомному сопротивлению, а выводы должны быть как можно короче, чтобы обеспечить пропускную способность DGND. Несмотря на то, что цифровой ток внутри преобразователя будет попадать в аналоговую заземляющую плоскость, на сигналы не будут создаваться относительно большие помехи и может быть обеспечена нормальная передача информации. Исходя из этого, выводы цифровых и аналоговых цепей должны быть подключены к аналоговой силовой плате и находиться рядом с шунтирующим конденсатором.

Полезные ресурсы:
• Рекомендации по разводке смешанных сигналов
• 3 метода разводки на печатной плате Проектирование высокоскоростной сигнальной цепи
• Метод подавления отражения сигнала при разводке высокоскоростной печатной платы
• Высокая -Проблемы быстрого проектирования печатных плат, связанные с целостностью сигнала, и их решения
• Полнофункциональная услуга по изготовлению печатных плат от PCBCart — несколько дополнительных опций
• Усовершенствованная услуга по сборке печатных плат от PCBCart — от 1 шт.